PCBニュース - サブ6 GHz 5 Gネットワークの半導体技術動向

新しいクラウン肺炎の発生は世界的なサプライチェーンに挑戦をもたらした. でもその前に, RFと マイクロ波半導体 既に大きな抵抗に直面している. セルラ通信市場, 特に携帯装置, 化合物半導体収益の50 %以上を占める. 10年以上, このアプリケーションは、業界で強い推進力をされている, しかし、現在、若干のフォローアップは弱いです. 無線周波数GaAs装置の収益は2019年に減少した, 主にスマートフォン出荷の低下のため. にもかかわらず, 化合物半導体産業の将来はまだ明るい. この楽観的な見積もりは主に 5 Gネットワーク 設備. この新しい規格は半導体産業全体の成長エンジンになると予想されている.
5 G市場
2019年以降, ワイヤレスオペレータが配備されている 5 Gネットワーク 設備, だから人々は5 Gビジョンの3つのコアに精通している必要があります. 図1は、単にこれらの3つのプロジェクトが達成することができるその主要な構成要素および機能を示す. オペレーターと装置メーカーが直面する挑戦は、これらのシナリオの適時性と範囲を達成することです.
5 Gは、実際に広く使われている不正確な用語です. これは独立して非独立の2つのフォームを参照することができます. 後者は既存のLTEコアと信号ネットワークネットワークを使用する. 加えて, it is also divided into millimeter wave frequency band (also known as "FR2" or "high frequency band") and sub-6GHz frequency band (also known as "FR1", consisting of "low frequency band" and "mid frequency band"). 3 GPP業界標準団体は5 G標準化作業を進め、REL - 15を改訂している同時に, REL - 16/17の標準は5 Gの他の局面に集中して、2022年終わりまでに承認されることになっています.
常に技術標準を改善することに加えて, 誰もが一般的に. オペレータは5 GとLTEネットワークの間でどのように区別するか? 5 Gネットワークはビジョンのすべてまたは小さな部分を達成するか?
5G network Sub-6GHz frequency band
Deploying a new generation of wireless networks is an expensive project, したがって、オペレーターは、5 Gアプリケーションを開発して、収益化するために一生懸命働いています. 誰もが5 Gビジョンの3つの主要なシナリオに多くの研究開発努力を投資しているが, 初期の段階 5 G市場ing mainly focused on enhancing mobile broadband (eMBB). 演算子は、ネットワークのカバレッジとスピードでお互いに競争, また、それは間接的にサブ6 GHzネットワークアーキテクチャとテクノロジーに影響を及ぼします.
Disadvantage
If you want to compare speed or capacity, その後、5 Gネットワークサブ6 GHzの周波数帯域は、一度に支配的ではない. これはShannon Hartleyの法則の付随的な結果である. This law describes the theoretical value of the maximum data rate that can be transmitted in a specific channel bandwidth:
C = B*log2 (1+SNR)
Among them, C is the limit of channel capacity (bit/s), B is the channel bandwidth (Hz), SNRはSN比である.
新しいサブ6 GHzの周波数帯は、世界中で毎日割り当てられますが, これらの周波数帯域の帯域幅は、数十MHz. ミリ波帯, 帯域幅は通常GHzレベルです. ミリ波に比べて, これはサブ6 GHzネットワークの基本的な欠点です. 図2は、エリクソンがどのように既存のLTEネットワークが最高の報道で, 能力と性能. ハイブリッドネットワークは既存2 Gを結合する/3 G/4 G標準と周波数バンド, サブ6 GHzとミリ波帯. The entire evolution process begins with carrier aggregation (CA) in different LTE frequency bands. The evolved network has dual connectivity (DC), ダウンリンクがより多くのチャンネル帯域幅をカバーしている5 G, アップリンク信号がLTEネットワークに残っている間. とどのつまり, ネットワークは、サブ6 GHzとミリ波周波数帯域上のCAとDCの複数の組み合わせを含むモデルにアップグレードされる.

Advantage
The ideal situation for operators to upgrade their LTE network to a fully functional 5G network. この進化過程は、複数の周波数帯域および標準を含む, CAとDCだけでなく, 複雑で高価な実装をもたらす. ネットワークのサブ6 GHz部分は、チャネル帯域幅が不十分な問題を有し、ハイブリッドネットワークの複雑さを増加させる, また、5 Gネットワークに多くの利点をもたらす.
低周波数帯域の主な利点は信号伝搬特性である. The 経路損失 of the transmitted signal increases with the increase of frequency in a multiple relationship of 20log10(f). 同じ距離の場合, 28 GHzの信号損失は700 MHzより32 dB多い. 基地局の一定の最大送信電力を考慮して, この高周波数帯域下でのパス損失の増加は28 GHz装置のカバレッジを大きく制限する. Also, サブ6 GHz信号はミリ波信号よりも低損失である. これは 5 Gネットワーク 大都市圏.

サブ6 GHzネットワークはまた、多入力多出力（MIMO）技術および大規模MIMOアンテナの応用において明らかな利点を有する。MIMOは基地局とユーザ端末で複数の送信機と受信機に頼っている。ラジエータが別々であるので、伝送されたシグナルは異なるパスに沿って受信機に到着する。単一チャネル多重データストリームとマルチチャネル伝搬と結合した空間ダイバーシチと多重化技術を用いることにより，信号ロバスト性（信号対雑音比）とデータレートを改善することができる。

このMIMOアンテナのアーキテクチャは、ほとんどの5 Gネットワークのメインステーとなるだろう。なぜなら、式1のチャネル容量が1次近似されると、MIMOアンテナはn倍（アンテナ放射器対の数に等しい）によってそれを増加させることができるからである。3 GPPによって以前にリリースされた標準バージョンでは、アンテナ構造は8 T / 8 R構成、すなわち8つの送信機と8つの受信機に制限されます。「大量MIMO」（MMIMO）はまた、非常に一般的です、しかし、現在、それは基本的に、送信機の数が8をはるかに超えていることを意味します。現在の5 G展開では、MMIMO基地局とアクセスポイントの各アンテナが1024個のラジエータを持っていることがわかります。

サブ6 GHz帯におけるMMIMOの実装 ミリ波基板 違う, 建築と設計基準の微妙な違いをもたらす. サブ6 GHz信号はミリ波信号より長い波長を持つ, したがって、より多くの透過反射が起こります. これは、豊かなマルチパス伝搬環境を作成し、MIMO. 加えて, 最適無線リンクの構築と維持はチャネル状態情報を理解する必要がある, これは、処理や更新などのパラメータ情報を更新含まれて, フェージング, path loss, ブロック. 以上の動作は、サブ6 GHzの周波数帯域においてより繰り返し可能である, それによって、信号伝播のためのより好ましい環境を提供する.